BRPI1015416B1

BRPI1015416B1 - Método para operar alto-forno

Info

Publication number: BRPI1015416B1
Application number: BRPI1015416-7A
Authority: BR
Inventors: Minoru Asanuma; Taihei Nouchi; Takeshi Sato; Akinori Murao; Naoyuki Takeuchi
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2021-10-26
Also published as: JP2011006787A; KR20120023057A; EP2431484B1; BRPI1015416A2; KR101355325B1; CN102449173A; WO2010137748A1; CN104878140A; EP2431484A4; JP4697340B2; EP2431484A1

Abstract

método para operar alto-forno. a presente invenção refere-se a um método para operar um alto-forno, o método sendo capaz de evitar, particularmente, uma falha em aquecer uma parte de topo de forno em baixo custo mesmo no caso de executar uma operação de baixa rar (a redução de emissões de dióxido de carbono). durante a operação de um alto-forno usando composto de ferro carbono como uma parte de um material de carregamento, uma, duas ou três dentre a temperatura de injeção, a taxa de injeção, e a posição de injeção vertical do gás injetado a partir de uma parte de cuba são controladas em combinação dependendo de uma temperatura de gás de topo, sendo que a diminuição na temperatura do gás de topo é suprimida. então, uma falha em aquecer uma parte de topo do forno pode ser evitada em baixo custo sem investimento de capital significativo mesmo no caso de executar uma operação de baixa rar. dependendo da temperatura de um gás de cuba injetado a partir da parte de cuba, a posição de injeção vertical do gás de cuba é ajustada para uma posição na qual a temperatura interna do alto-forno é menor do que a temperatura do gás de cuba; portanto, o interior do alto-forno não é resfriado pelo gás de cuba.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método para operar um alto-forno usando composto de ferro e carbono (coque de ferro), produzido por briquetagem e carbonização de uma mistura de carvão e minério de ferro, como alimentação de alto-forno para o propósito de executar estavelmente uma operação de baixa razão de agente redutor.

Antecedentes da Invenção

[002] Nos últimos anos, o aquecimento global devido às crescentes emissões de dióxido de carbono tem se tornado um problema. A redução de emissões de CO2 é um problema importante para a indústria do aço. Então, dentre as recentes operações de alto-forno, uma operação de baixa razão de agente redutor (low-RAR) é fortemente recomendada. RAR é uma abreviação para Razão de Agente Redutor e refere-se à soma da quantidade de um agente redutor injetado e da quantidade de carvão carregado a partir do topo de um forno para produzir uma tonelada de ferro gusa. Os alto-fornos usam principalmente coque e carvão pulverizado como agentes redutores. De modo a alcançar baixa razão de agente redutor, isto é, de modo a suprimir as emissões de dióxido de carbono, é eficaz que o coque seja substituído por um agente redutor, tal como plástico residual, LNG (Gás Natural Liquefeito), ou óleo combustível, tendo alto teor de hidrogênio. Como para uma técnica para usar um agente redutor com alto teor de hidrogênio em um alto-forno, por exemplo, o Documento de Patente 1 descreve um processo de fabricação de ferro com baixa emissão de dióxido de carbono no qual LNG é injetado em um alto-forno através de uma ventaneira e desse modo a quantidade de dióxido de carbono emitido em uma etapa de fabricação de ferro gusa é diminuída.

[003] Em outro processo, o minério de ferro não é usado como uma fonte de ferro e restos de ferro, que foram reduzidos, são usados como alimentação do alto-forno. Em consideração das operações do alto-forno, há limitações nas dimensões (tamanho) de restos de ferro carregados e a concentração de uma impureza, tal como zinco ou cobre, neste e então os scraps de ferro precisam ser pré-tratados.

[004] O Documento de Patente 2 descreve um método usando composto de ferro carbono produzido pela carbonização de briquetes formados a partir de uma mistura de carvão e minério de ferro. O composto de ferro carbono é altamente reativo e então promove a redução de minério sinterizado. O composto de ferro carbono contém minério de ferro parcialmente reduzido e então pode diminuir a temperatura de uma zona de reserva térmica de um alto-forno e a razão de agente redutor do mesmo.

[005] Entretanto, uma redução na RAR causa uma redução em princípio no volume do alto-forno. Isso leva ao receio de que o aumento na temperatura da carga em uma parte superior do cuba, isto é, o topo do forno, seja atrasado; a redução não prossegue então suavemente; a parede de compostos de zinco e similares é promovida; e o forno funciona mal de modo que uma mudança na pressão de draft e falhas na carga descendente são causadas. Quando a temperatura de um gás de topo cai abaixo de 100°C, há um problema, uma vez que a umidade em um gás combustível é condensada.

[006] Exemplos de um método para controlar a temperatura de um gás de topo no caso de usar composto de ferro carbono incluem um método no qual a alimentação de um alto-forno é aquecida e é então carregada a partir do topo do forno como descrito no Documento de Patente 3 e um método no qual um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste do enriquecimento de oxigênio de ar fornecido através de uma ventaneira, a quantidade de um agente redutor injeta- do através da ventaneira e o enriquecimento de nitrogênio de ar fornecido através da ventaneira são controlados como descrito no Documento de Patente 4.

Documentos da Técnica Anterior Documento de Patente

[007] Documento de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 3-240906.

[008] Documento de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2006-28594.

[009] Documento de Patente 3: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2008-111145.

[0010] Documento de Patente 4: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2008-111172.

Sumário da Invenção Problema Técnico

[0011] Em uma operação normal do alto-forno, de modo a impedir um problema com a redução na temperatura de um gás de topo, a temperatura do gás de topo é mantida em 100°C ou ma is, preferencialmente 120°C ou mais. Entretanto, no caso de ter como objetivo a operação de baixa razão de agente redutor pela redução em temperatura de uma zona de reserva térmica usando composto de ferro carbono como alimentação do alto-forno como descrito acima, a temperatura de um gás do tipo é muito diminuída e então é difícil evitar vários maus funcionamentos do forno, particularmente uma falha em aquecer uma parte de topo do forno, variando-se as condições de operação dentro de uma faixa normal de operação. Então, as técnicas convencionais têm os problemas abaixo.

Documento de Patente 1

[0012] A quantidade de hidrogênio carregado através de uma ven- taneira é aumentada e um aumento na porcentagem de redução de hidrogênio na redução de óxido de ferro diminui a temperatura de uma parte de cuba. Isso sugere a possibilidade de um aumento no tempo de residência de materiais carregados tal como minério de ferro e minério sinterizado em uma zona de baixa temperatura. Um aumento em uma zona de baixa temperatura da parte de cuba significa um aumento na zona de degradação de redução de minério sinterizado. A degradação de minério de ferro e similares devido à redução prejudica a permeabilidade do gás e o comportamento descendente de materiais carregados.

Documento de Patente 3

[0013] É descrito um método no qual a alimentação de alto-forno é aquecida em um tanque de alimentação localizado na parte de topo de um alto-forno, em uma operação de alto-forno usando composto de ferro carbono como uma parte da alimentação do alto-forno. Entretanto, em um alto-forno capaz de produzir, por exemplo, 10.000 t de ferro gusa fundido por dia, uma quantidade enorme de calor é necessária para pré-aquecer aproximadamente 15.000 t de minério de ferro e aproximadamente 3.200 t de coque a uma temperatura de 100°C a 200°C. Acredita-se que isso não seja economicamente eficaz.

Documento de Patente 4

[0014] É descrito um método no qual um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste do enriquecimento de ar fornecido através de uma ventaneira, a quantidade de um agente redutor injetado através de uma ventaneira, e o enriquecimento de nitrogênio de ar fornecido através da ventaneira são controlados, em uma operação do alto- forno usando composto de ferro carbono como uma parte da alimentação do alto-forno. Nesse método, é necessário investigar as condições ótimas em detalhes para cada alto-forno antecipadamente e há provavelmente limitações no enriquecimento de oxigênio, no enriquecimento de nitrogênio de ar fornecido e na taxa de injeção do agente redutor por causa da capacidade do alto-forno. Esse método é excelente e, entretanto, provavelmente exige investimentos massivos em instalações tal como sopradores de ar, separadores de oxigênio, secadores de agente redutor, pulverizadores e condutores.

[0015] A presente invenção foi desenvolvida para resolver os problemas acima e tem o objetivo de fornecer um método para operar um alto-forno, o método é capaz de evitar, particularmente, uma falha em aquecer uma parte de topo do forno em baixo custo mesmo no caso de executar uma operação de baixa RAR (a redução de emissões de dióxido de carbono).

Meio de Resolver o Problema

[0016] Para alcançar o objetivo acima, a presente invenção fornece um método para operar um alto-forno. O método inclui usar composto de ferro carbono como um material de carregamento do alto- forno; injetar um gás de cuba no alto-forno a partir de uma parte de cuba do alto-forno; e controlar ao menos um selecionado a partir do grupo que consiste da temperatura de injeção, taxa de injeção, e posição de injeção vertical do gás de cuba dependendo da temperatura do gás de topo do alto-forno. O gás de cuba refere-se ao gás injetado em um alto-forno a partir de uma parte de cuba do alto-forno.

[0017] O material de carregamento inclui minério de ferro, coque e o composto de ferro carbono, e o último é preferencialmente 2% a 60% em massa da quantidade de coque total que é a soma de coque e do composto de ferro carbono, e mais preferencialmente 10% a 35% em massa.

[0018] O controle de ao menos um significa preferencialmente que a temperatura do gás de topo seja mantida em mais de 80°C controlando ao menos um selecionado a partir do grupo que consiste de temperatura de injeção, taxa de injeção, e posição de injeção vertical do gás injetado a partir da parte de cuba do alto-forno.

[0019] O controle de ao menos um significa preferencialmente que a posição de injeção vertical do gás de cuba seja controlada de modo que a posição de injeção vertical do gás de cuba seja ajustada para uma posição na qual a temperatura interna do alto-forno seja menor do que a temperatura do gás de cuba.

[0020] A injeção do gás significa preferencialmente que o gás de cuba seja injetado no alto-forno através de uma tubulação de injeção de gás de cuba na parte de cuba em uma velocidade de gás de ponta de 6 m/s a 100 m/s, mais preferencialmente 10 m/s a 72 m/s, e mais preferencialmente 15 m/s a 72 m/s.

[0021] A temperatura de injeção do gás de cuba é preferencialmente 200°C a 1.000°C.

[0022] A taxa de injeção do gás de cuba é preferencialmente 20 Nm3/ton a 200 Nm3/t

[0023] A injeção do gás de cuba significa preferencialmente que o gás de cuba é injetado no alto-forno a partir da parte de cuba horizontalmente ou em um ângulo de até 45° a jusante. O ângulo é preferencialmente 15° a 45° a jusante.

[0024] A injeção do gás significa preferencialmente que o gás é injetado no alto-forno em uma posição 7 m ou mais abaixo da superfície do material carregado.

[0025] A injeção do gás de cuba significa preferencialmente que o gás de cuba é injetado no alto-forno através de quatro ou mais portas circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno.

[0026] O gás de cuba é preferencialmente um gás de escape de combustão livre de O2.

[0027] O gás de cuba é preferencialmente um gás de escape de combustão contendo um ou ambos dentre CO e CO2.

[0028] O gás de cuba é preferencialmente um gás de alto-forno. Efeitos Vantajosos da Invenção

[0029] De acordo com um método para operar um alto-forno de acordo com a presente invenção, uma, duas ou três dentre a temperatura de injeção, a taxa de injeção, e a posição de injeção vertical de um gás de cuba injetado a partir de uma parte de cuba são controlados em combinação dependendo da temperatura de um gás de topo durante a operação do alto-forno usando composto de ferro carbono como uma parte de um material carregado, sendo que a diminuição na temperatura do gás de topo é suprimida. Então, uma falha em aquecer uma parte de topo do forno pode ser evitada em baixo custo sem investimento significativo de capital mesmo no caso de executar uma operação de baixa RAR (a redução de emissões de dióxido de carbono).

[0030] O composto de ferro carbono usado como uma parte do material carregado suprime a diminuição na temperatura do gás de topo dependendo da temperatura do gás de topo durante a operação do alto-forno em 2% em massa ou mais da quantidade de coque total na qual o efeito de reduzir a temperatura de uma zona de reserva térmica é desenvolvido ou 60% em massa ou menos com o propósito de evitar a deterioração de permeabilidade do gás devido à quantidade excessiva do composto de ferro carbono presente em uma parte inferior. Então, o alto-forno pode ser estavelmente operado usando o composto de ferro carbono.

[0031] A temperatura do gás de topo pode ser mantida em mais de 80°C. Então, as seguintes desvantagens não surgem: a redução de emissões de poeira, a flutuação da permeabilidade do gás, e a inibição da operação estável do alto-forno.

[0032] O gás de cuba é injetado a partir da parte de cuba em uma velocidade de gás de 6 m/s a 100 m/s na ponta da tubulação de injeção de gás de cuba; portanto, uma camada mista contendo minério e coque é improvável de ser formada em um sítio de injeção e então a operação do alto-forno não é adversamente afetada.

[0033] O gás de cuba é injetado em uma temperatura de 200°C a 1000o C; portanto, o material carregado pode ser eficazmente aquecido e a temperatura do gás de topo de uma parte de topo do forno pode ser mantida em mais de 80°C.

[0034] O material carregado é aquecido de tal maneira que a taxa de injeção do gás de cuba seja ajustada para 20 Nm3/t a 200 Nm3/t; portanto, a temperatura do material carregado pode ser eficazmente aumentada.

[0035] A posição de injeção vertical do gás de cuba é ajustada para uma posição na qual a temperatura interna do alto-forno seja menor do que a temperatura do gás de cuba dependendo da temperatura do gás de cuba injetado a partir da parte de cuba. Então, o interior do alto-forno não é resfriado pelo gás de cuba.

[0036] O gás de cuba é injetado horizontalmente ou em um ângulo de 0o a 45° a jusante; portanto, uma parte para injetar o gás de cuba não é bloqueada.

[0037] O gás de cuba é injetado a partir da parte de cuba em uma posição 7 m ou mais abaixo da superfície do material carregado no alto-forno. Então, o gás de cuba injetado é impedido de ser soprado para fora e o material carregado pode ser eficazmente aquecido.

[0038] O gás de cuba é injetado através de quatro ou mais portas circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno; portanto, a temperatura do gás de topo pode ser uniformemente mantida na direção circunferencial do alto-forno.

[0039] O gás de cuba é um gás de escape de combustão livre de O2; portanto, a ação de redução do interior do alto-forno não é inibida.

[0040] O gás de cuba é preferencialmente um gás de escape de combustão contendo um ou ambos dentre CO e CO2. Então, a ação de redução do interior do alto-forno não é inibida e vários gases de esca- pe de combustão incluindo os gases do alto-forno e o calor sensível desse podem ser usados.

[0041] O gás de cuba é preferencialmente um gás do alto-forno; portanto, a atmosfera no alto-forno pode ser assegurada.

Breve Descrição dos Desenhos

[0042] A figura 1 é uma vista transversal vertical de um alto-forno ao qual um método para operar o alto-forno de acordo com uma modalidade da presente invenção é aplicado.

[0043] A figura 2 é uma ilustração do efeito de um gás de cuba na temperatura do gás de topo e na temperatura de carga.

[0044] A figura 3 é uma vista aumentada de uma parte de uma tubulação de injeção do gás de cuba mostrada na figura 1 (θ = 0o).

[0045] A figura 4 é uma vista aumentada de uma parte da tubulação de injeção do gás de cuba mostrada na figura 1 (θ > 0o).

[0046] A figura 5 é uma vista aumentada de uma parte da tubulação de injeção do gás de cuba mostrada na figura 1 (θ < 0o).

[0047] A figura 6 é uma vista em corte vertical esquemática de um aparelho de modelo frio usado em um experimento.

[0048] A figura 7 é uma vista aumentada de uma parte de uma tubulação de injeção de gás de cuba mostrada na figura 6.

[0049] A figura 8 é um gráfico que mostra a relação entre a velocidade do gás na ponta de uma tubulação de injeção de gás de cuba e a profundidade média de uma camada mista obtida a partir de um experimento de modelo frio.

[0050] A figura 9 é um gráfico que mostra a relação entre o ângulo de injeção de um gás de cuba e o comprimento de um fluxo de carga obtido a partir de um experimento de modelo frio.

[0051] A figura 10 é um gráfico que mostra a relação entre o ângulo de injeção de um gás de cuba e a velocidade do gás na superfície deposicional da carga obtida a partir de um experimento de modelo frio.

Descrição Detalhada da Invenção

[0052] Um método para operar um alto-forno de acordo com uma modalidade da presente invenção será agora descrito com relação aos desenhos em anexo.

[0053] A figura 1 é uma vista geral de um alto-forno ao qual o método para operar o alto-forno de acordo com essa modalidade é aplicado. O termo “cuba” refere-se a uma parte do alto-forno que se espalha para baixo a partir de uma parte superior do alto-forno.

[0054] No alto-forno 1, a seguinte operação é executada: uma operação na qual ar quente é soprado através de ventaneiras 2, minério de ferro é reduzido queimando coque carregado no alto-forno e ferro gusa fundido é desse modo produzido e é então descarregado através de um orifício de fundição (não mostrado) localizado em uma parte inferior. As setas mostradas nesta figura indicam os fluxos de gás.

[0055] Nesta modalidade, o composto de ferro carbono produzido por briquetagem e carbonização de uma mistura de carvão e minério de ferro é usado como uma parte de um material carregado. O termo “composto de ferro carbono”, como usado aqui, refere-se a um composto produzido a partir de um material contendo 70% em massa ou mais de carvão e minério de ferro. O composto de ferro carbono pode aumentar a eficácia de utilização de gás no alto-forno porque o minério de ferro é parcialmente reduzido e a reatividade do coque pode ser aumentada pela catálise de minério de ferro. Então, o teor de minério de ferro é preferencialmente ao menos 5% e mais preferencialmente 10% em massa ou mais. Quando o teor de minério de ferro é mais do que 40% em massa, o composto de ferro carbono tem resistência significativamente reduzida. Então, a quantidade de minério de ferro é preferencialmente 5% a 40% e mais preferencialmente 10% a 40% em massa da soma da quantidade de minério de ferro e da quantidade de carvão. O material propagado como descrito acima é formado em briquetes com uma máquina de briquetagem. Os briquetes são carbonizados em um forno de cuba de tratamento de calor ou similares por um processo de aquecimento direto usando um alto-forno quente, onde o composto de ferro carbono é produzido.

[0056] Uma vez que os briquetes são aquecidos a uma temperatura de 900°C ou mais no alto-forno, o minério de fer ro em contato com carvão é reduzido. Então, o grau de redução de minério de ferro no composto de ferro carbono é mais de 60%. Quando a redução de la- minação do ferro no minério de ferro é 60% ou mais, preferencialmente 70% ou mais, o composto de ferro carbono tem alta resistência ao tambor de coque e resistência à trituração devido à blenda de minério de ferro e então o composto de ferro carbono pode ser impedido de ser degradado no alto-forno, o que é preferencial.

[0057] Uma vez que tal composto de ferro carbono pode aumentar a eficácia de utilização do gás no alto-forno porque o minério de ferro é parcialmente reduzido e a reatividade do coque pode ser aumentada pela catálise de minério de ferro, o uso do composto de ferro carbono pode reduzir a razão de agente redutor do alto-forno.

[0058] A quantidade de composto de ferro carbono usado para controlar a temperatura de um gás de topo pela injeção de um gás de cuba preferencialmente está na faixa de 2% em massa da quantidade total de coque na qual o efeito de diminuir a temperatura de uma zona de reserva térmica é desenvolvido e a temperatura do gás de topo começa a diminuir para 60% em massa da quantidade total de coque na qual a grande quantidade de composto de ferro carbono incapaz de ser gaseificado no alto-forno está presente em uma parte inferior do alto-forno para prejudicar a permeabilidade de gás do alto-forno. A quantidade de composto de ferro carbono é mais preferencialmente 10% a 35% em massa da quantidade total de coque.

[0059] Um gás do alto-forno gerado no alto-forno é descarregado para fora através de uma entrada localizada no topo do alto-forno e é então recuperado. A temperatura do gás de topo é aqui definida como a temperatura do gás de alto-forno que é medida na entrada.

[0060] A tabela 1 mostra resultados obtidos a partir da investigação da mudança na temperatura do gás de topo modelando o calor e o equilíbrio de massas do alto-forno.

[0061] A influência da temperatura da zona de reserva térmica e da eficácia da cuba na temperatura do gás de topo foi investigada, com a perda de calor e a razão de carvão pulverizado fixa. No Caso 1, no qual a eficácia da cuba representando a eficácia de redução de gás é aprimorada por 0,05 ajustando-se a distribuição do material carregado se comparada com a da Base mostrada nessa tabela, a razão de agente redutor é 18,2 kg/t menor que a Base e a temperatura do gás de topo é 14,6°C menor do que a da Base. No Caso 2, no qual a temperatura da zona de reserva térmica é significativamente baixa como predita no caso de usar o composto de ferro carbono, a razão de agente redutor é 37,0 kg/t menor do que a da Base e a temperatura do gás de topo é 85,7°C menor do que a da Base. Em qua lquer caso, a temperatura do gás de topo é baixa devido à redução da razão de agente redutor. O caso 2, no qual a temperatura da zona de reserva térmica é baixa, é muito mais afetado pela diminuição na temperatura do gás de topo. Em geral, uma redução na razão de agente redutor diminui a temperatura do gás de topo. Nos Casos 1 e 2, a diminuição na temperatura do gás de topo devido à redução da razão de agente redutor em 1 kg/t é 0,8°C/kg/t e -2,32°C/kg/t, resp ectivamente. Isso mostra que a diminuição na temperatura do gás de topo é grande no caso da redução da razão de agente redutor devido à diminuição na temperatura da zona de reserva térmica. Assim, de modo a diminuir a temperatura da zona de reserva térmica pelo uso de composto de ferro carbono para reduzir a razão de agente redutor, a temperatura do gás de topo precisa ser mais completamente assegurada do que a redução usual da razão de agente redutor. Então, no caso de usar o composto de ferro carbono no alto-forno, um método para operar o alto-forno no qual o controle de temperatura é executado pela injeção de um gás de cuba a partir de uma parte de cuba é mais eficaz em reduzir a temperatura do gás de topo como descrito aqui.Tabela 1

[0062] No caso de usar o gás de topo como um gás de cuba, uma parte de um gás do forno no alto-forno 1, isto é, um gás do alto-forno, é descarregado e outra parte desse é reciclada e é injetada no alto- forno 1 através das tubulações de injeção de gás de cuba 3 conectadas a uma parte de cuba como um gás de cuba. O gás de cuba é aquecido com um aquecedor como exigido. No caso de usar o gás do alto-forno como um gás de cuba, o gás do alto-forno é aquecido quei- mando-se um gás de combustão individual em um aquecedor ou aquecido com uma unidade de aquecimento externa tal como um queimador, um aquecedor, ou um meio de armazenamento de calor porque o gás do alto-forno é eficazmente usado como uma fonte de energia em siderurgia. O gás do alto-forno pode ser aquecido queimando-o. O gás de alto-forno é mais ideal como um gás de cuba no sentido de que uma atmosfera no alto-forno 1 é mantida. Por exemplo, um gás de escape de combustão, tal como um gás de forno de coque obtido a partir de um forno de coque, pode ser usado como um gás de cuba em adição ao gás do alto-forno. Uma exigência importante para o gás de cuba é não prejudicar uma atmosfera de redução no alto-forno e uma exigência essencial para isso é não conter O2. Se o gás contém O2, o O2 precisa ser removido desse antes do uso. O gás de escape de combustão contém CO e CO2.

[0063] As tubulações de injeção do gás de cuba 3 para o gás de cuba são circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno 1 em intervalos iguais de modo que o gás de cuba é injetado no alto-forno em intervalos iguais. As tubulações de injeção do gás de cuba 3 são dispostas em estágios múltiplos de modo que as posições verticais dessas possam ser ajustadas.

[0064] Na presente invenção, o gás de cuba é injetado no alto- forno através de quatro ou mais portas circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno tal que o gás de cuba seja injetado no alto-forno em intervalos iguais na direção circunferencial do alto-forno. Como o gás de cuba é injetado no alto-forno através das quatro ou mais portas, uma distribuição de temperatura uniforme na direção circunferen- cial do alto-forno pode ser alcançada. O número de portas é preferencialmente seis ou mais. A razão porque as tubulações de injeção do gás de cuba 3 são dispostas em múltiplos estágios tal que as posições verticais dessas podem ser ajustadas é que as posições verticais das portas para injetar gás de cuba podem ser variadas dependendo da temperatura do gás de cuba ou da temperatura do topo do alto-forno 1. Na presente invenção, o gás de cuba é injetado em uma posição 7 m ou mais abaixo de uma camada de superfície de alimentação por uma razão ilustrada na figura 2. A figura 2 ilustra o efeito do gás de cuba na temperatura do gás de topo e a temperatura de um sólido (material carregado) durante a injeção do gás de cuba e mostra a mudança na temperatura de cada posição afastada da camada de superfície de alimentação. Pelo gás de cuba injetado, o material carregado é aquecido e a temperatura do gás de topo é aumentada. O aquecimento do material carregado é substancialmente terminado no ponto de tempo quando o ponto de injeção do gás de cuba alcança uma posição 7 m afastada da camada de superfície de alimentação. Esses resultados mostram que o gás de cuba precisa ser injetado na posição 7 m ou mais abaixo da camada de superfície de alimentação.

[0065] No caso de injetar o gás de cuba a partir da parte de cuba durante a operação de baixa RAR do alto-forno com o propósito de aumentar a eficácia de redução do alto-forno ou com o propósito de evitar uma falha em aquecer uma parte superior do forno, quando as tubulações de injeção de gás de cuba são dispostas no meio da parte de cuba, os materiais brutos no alto-forno fluem para as tubulações de injeção do gás de cuba para bloquear as tubulações de injeção do gás de cuba e então há uma possibilidade de que o fornecimento estável de um gás pré-aquecido seja impedido. Os materiais brutos usados em alto-fornos são conhecidos por ter um ângulo de repouso de 35° a 45° e a pressão de pó no meio da parte de cuba é conhecida como sendo aproximadamente 0,8 kPa a 1,6 kPa. Então, os materiais brutos no alto-forno fluem no ângulo de repouso dos materiais brutos e são empurrados para fora pela pressão de pó no alto-forno; portanto, é concebível que as tubulações de injeção de gás de cuba sejam blo- queadas. Se as tubulações de injeção de gás de cuba são bloqueadas, o gás de cuba soprará através das tubulações de injeção do gás de cuba ou fluirá para trás. Então, os inventores investigaram o ângulo de uma tubulação de injeção do gás de cuba com o propósito de impedir que os materiais brutos bloqueiem a tubulação de injeção do gás de cuba.

[0066] A figura 3 mostra o caso onde a tubulação de injeção do gás de cuba 3 está localizada horizontalmente e um gás de cuba 4 é injetado horizontalmente, isto é, o gás de cuba 4 é injetado em um ângulo de inclinação θ de 0o com relação ao nível. Nessa figura, o número de referência 9 representa o fluxo do gás de cuba em um forno. Nesse caso, o gás de cuba 4 é injetado em um alto-forno 1 através da tubulação de injeção de gás de cuba 3 e há uma possibilidade de que o minério de ferro (material bruto) 5 e o coque 6 no forno entrem na tubulação de injeção de gás de cuba 3 por causa de um fenômeno de fluxo e pressão para fora devido à pressão de pó no forno.

[0067] A figura 4 mostra o caso onde uma tubulação de injeção de gás de cuba 3 é localizada em um ângulo descendente e um gás de cuba 4 injetado para baixo, isto é, o gás de cuba 4 injetado em um ângulo de inclinação θ de mais de 0o com relação ao nível. Nesse caso, o minério de ferro 5 e o coque 6 são improváveis de entrar na tubulação de injeção de gás de cuba 3.

[0068] A figura 5 mostra o caso onde uma tubulação de injeção de gás de cuba 3 é localizada em um ângulo ascendente e um gás de cuba 4 injetado para cima, isto é, o gás de cuba 4 injetado em um ângulo de inclinação θ de menos de 0o com relação ao nível. Nesse caso, o minério de ferro 5 e o coque 6 entram prontamente na tubulação de injeção de gás de cuba 3 e então é concebível que a tubulação de injeção de gás de cuba 3 seja bloqueada por um fluxo 19 desse.

[0069] Ademais, os inventores executaram experimentos modelo para investigar as condições para impedir que as tubulações de injeção de gás de cuba sejam bloqueadas. Então, os inventores prepararam um modelo frio de 1/21 de tamanho de um alto-forno e investigaram a velocidade do gás na qual um tanque longitudinal é formado na ponta de uma tubulação de injeção injetando gás a partir de uma parte de cuba. É importante que um leito empacotado com material bruto não seja fluidizado ou agitado por um gás de injeção (gás de cuba) quando o gás é injetado a partir da parte de cuba. A fluidização do leito empacotado com material bruto é causada porque o arrasto aplicado aos materiais brutos em um forno a partir do gás de injeção excede a força inercial dos materiais brutos descendentes (carga descendente). Então, de modo a impedir a fluidização do leito empacotado com material bruto, as condições para injetar gás em uma baixa taxa de fluxo são preferencialmente ajustadas tal que o arrasto aplicado aos materiais brutos a partir do gás de cuba caia abaixo da força inercial dos materiais brutos descendentes.

[0070] A figura 6 mostra esquematicamente um aparelho modelo. O aparelho modelo 11 inclui um corpo de forno 14, uma ventaneira 12, e uma tubulação de injeção de gás de cuba 13. O corpo do forno 14 tem um diâmetro interno de 271 mm e uma altura de 1493 mm e inclui um recipiente SUS localizado em uma posição superior e um recipiente acrílico localizado em uma posição inferior. A tubulação de injeção de gás de cuba 13 usada é uma tubulação com um diâmetro interno de 10 mm, que corresponde a 0,035 m2 em termos de um forno real. Os materiais brutos preenchidos em um forno são minério de ferro (minério sinterizado) 5 e coque 6 usados em um forno real e são pul-verizados e classificados de acordo com a escala do modelo. De modo a estabelecer a carga real descendente e um jato através de uma ven- taneira, os materiais brutos são cortados de um alimentador vibratório 7 localizado em uma posição inferior do corpo do forno e o ar 8 é in- troduzido através de uma ventaneira 12 localizada na extremidade inferior de um bojo. A velocidade de corte do material bruto do aparelho modelo 11 e as condições do jato são condições fixas por número Fr (número de Froude) como um aparelho real.

[0071] Em um experimento modelo, o ângulo de injeção de um gás de cuba foi configurado para 0o (o nível), a velocidade do gás na ponta da tubulação de injeção do gás de cuba 3 foi controlada variando-se a taxa de injeção do gás de cuba, e a geração de uma camada mista foi observada na ponta da tubulação de injeção de gás de cuba 3. Uma região circundada por um retângulo na figura 6 é mostrada na figura 7 de uma maneira aumentada. Com relação à figura 7, o número de referência 22 representa um tanque longitudinal. Uma camada mista 23, formada sob ele, contendo coque e minério (minério sinterizado) foi medida quanto à profundidade da camada mista a.

[0072] A figura 8 mostra a relação entre a velocidade do gás na ponta da tubulação de injeção de gás de cuba 3 e a profundidade média de uma camada mista formada em uma parte de cuba. A profundidade média da camada mista foi definida como a profundidade média da camada mista 23 formada abaixo da ponta da tubulação de injeção de gás de cuba 3 na direção radial do forno dentro da faixa de cinco cargas, supondo que uma carga é composta de duas camadas consistindo de uma única camada de minério e uma única camada de coque. A velocidade do gás e a profundidade média da camada mista foram corrigidas com a temperatura interna e a pressão de um forno real e foram convertidas em valores equivalentes aos do forno real dependendo da escala. Como um resultado do experimento, o tanque longi-tudinal 22 não foi gerado quando a velocidade do gás na ponta da tubulação de injeção de gás de cuba 3 era 100 m/s ou menos. Ademais, nenhuma camada mista foi formada na Região b (uma região representando uma velocidade de gás de aproximadamente 100 m/s ou menos) mostrada na figura 8. Então, os inventores investigaram o ângulo de injeção θ do gás de cuba de tal maneira que a velocidade do gás na ponta da tubulação de injeção de gás de cuba 3 foi fixada em 100 m/s. Se uma camada mista é formada, então a camada mista causa falhas de redução local, a turbulência de um gás de forno, e/ou a deterioração da permeabilidade do gás. Assim, a velocidade do gás na ponta da tubulação de injeção do gás de cuba 3 precisa ser 100 m/s ou menos e também precisa ser 6 m/s ou menos com o propósito de assegurar a taxa de injeção. A velocidade do gás é 6 m/s a 100 m/s, preferencialmente 10 m/s a 72 m/s, e mais preferencialmente 15 m/s a 72 m/s.

[0073] A fim de investigar a influência do ângulo de injeção do gás de cuba, experimentos foram executados de tal maneira que o ângulo de inclinação θ do gás de cuba injetado mostrado nas figuras 3 a 5 foi variado entre -30° e 70° (a fórmula θ < 0o representa a injeção para cima do gás de cuba e a fórmula θ > 0o representa a injeção para baixo do gás de cuba). A figura 9 mostra a relação entre o ângulo de injeção do gás de cuba e o comprimento de um fluxo de carga. O comprimento de fluxo é a distância d da ponta da tubulação de injeção de gás de cuba à ponta do fluxo de carga em tal situação que a carga flui para a tubulação de injeção de gás de cuba e é depositada nesta como mostrado na figura 5. O comprimento do fluxo foi determinado convertendo-se a distância d obtida em um experimento no comprimento de fluxo real. Como mostrado na figura 9, quando o ângulo de injeção do gás de cuba está dentro da faixa de 0o a 70°, a carga flui dificilmente para a tubulação de injeção do gás de cuba. Entretanto, quando o ângulo de injeção do gás de cuba está dentro da faixa de -20° a 0o, a carga flui para a tubulação de injeção de gás de cuba. Quando o ângulo de injeção do mesmo está dentro da faixa de -30° a -20°, a tubulação de injeção do gás de cuba foi completamente bloqueada imedia-tamente após o início de um experimento.

[0074] A figura 10 mostra a relação entre a velocidade do gás na superfície deposicional (uma parte superior de uma tubulação de injeção de gás de cuba que está próxima à parede de um forno) da carga usada em um experimento modelo e o ângulo de injeção de um gás de cuba. A figura 10 ilustra que a velocidade do gás na vizinhança da superfície deposicional varia quando o ângulo de injeção do gás de cuba está dentro da faixa de -20° a 45° e, entretanto, a velocidade do gás aumenta quando o ângulo de injeção do gás de cuba é 45° ou mais. Isso sugere que a distribuição de um fluxo de gás é variada pela influência da injeção do gás de cuba e um fluxo de gás ambiente é reforçado. Em geral, o reforço de um fluxo de gás ambiente em um alto- forno leva a um aumento na razão de agente redutor devido a um aumento na perda de calor a partir da parede do alto-forno. Então, um aumento na velocidade do gás na vizinhança da prede é um fenômeno indesejável.

[0075] A partir dos resultados dos experimentos modelo, acredita- se que o ângulo de injeção apropriado de um gás de cuba, que impede a carga de fluir em uma tubulação de injeção de gás de cuba e que habilita o fornecimento estável do gás de cuba para um alto-forno sem um aumento na perda de calor a partir da parede do alto forno, esteja dentro da faixa de 0o a 45°Com relação ao nível. Em consideração de ume mudança na operação real, o ângulo de injeção do gás de cuba está preferencialmente dentro da faixa de 15° a 45°.

[0076] A taxa de injeção do gás de cuba precisa ser ao menos 20 Nm3 (em temperatura e pressão padrão)/t (pela quantidade de alimentação) com o propósito de aquecer uma camada de minério e uma camada de coque e o limite superior dessa é 200 Nm3 (em temperatura e pressão padrão)/t (pela quantidade de alimentação) em vista dos custos de aquecimento e é preferencialmente 30 a 180 Nm3 (em tem- peratura e pressão padrão)/t (pela quantidade de alimentação).

[0077] Quando a temperatura de injeção do gás de cuba está abaixo de 200°C, a diferença entre a temperatura de injeção do gás de cuba e a temperatura de um gás de tipo que é destinado a ser controlado é pequena e o efeito de aquecimento é insuficiente. Então, a temperatura de injeção do gás de cuba precisa ser 200°C ou mais com o propósito de aquecer o material carregado e o limite superior dessa é preferencialmente 1000°C ou menos dependendo da tem peratura superior limite de uma unidade de injeção e do custo.

[0078] Uma vez que o gás de cuba precisa ser injetado em uma região onde a temperatura do material carregado no alto-forno é menor do que a temperatura de injeção do gás de cuba, a posição de injeção desse possibilita o ajustamento da posição vertical de cada tubulação de injeção de gás de cuba como descrito acima. Quando a diminuição na temperatura do gás de topo é leve, o gás de cuba é injetado através das tubulações de injeção de gás de cuba que estão localizadas próximas ao topo do forno e que são circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno em intervalos iguais e a temperatura do gás de topo é observada. No caso onde a temperatura do gás de topo continua a diminuir, o gás de cuba é injetado através das tubulações de injeção de gás de cuba que estão localizadas abaixo do topo do forno e que são circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno em intervalos iguais. Nesse caso, o alto-forno é operado de tal maneira que a temperatura do gás de cuba injetado em posições abaixo do topo do forno é elevada acima da temperatura do gás de cuba injetado a partir do topo do forno em adição ao controle da temperatura do gás de topo ou o forte aquecimento do material carregado. Quando a diminuição na temperatura do gás de topo é leve, o gás de cuba é injetado através das tubulações de injeção de gás de cuba que estão localizadas próximas ao topo do forno e que são circunferencialmente dispos- tas em torno do alto-forno em intervalos iguais e a temperatura do gás de topo é observada. No caso onde a temperatura do gás de topo continua a diminuir, o gás de cuba é injetado através das tubulações de injeção de gás de cuba que são localizadas abaixo do topo do forno, que estão 7 m afastadas de uma camada de superfície do material carregado, e que são circunferencialmente dispostas em torno do alto- forno em intervalos iguais. Nesse caso, o alto-forno é operado de tal maneira que a temperatura do gás de cuba injetado em posições abaixo do topo do forno é elevada acima da temperatura do gás de cuba injetado a partir do topo do forno em adição ao controle da temperatura do gás de topo ou o forte aquecimento do material carregado.

[0079] Os inventores executaram um teste de tal maneira que o composto de ferro carbono seja carregado em um alto-forno em operação normal, a diminuição na temperatura de um gás de topo devido a uma redução na razão de agente redutor é confirmada, e um gás de cuba é injetado a partir de uma parte de cuba do alto-forno como mostrado na figura 1. No teste, a mudança na temperatura do gás de topo foi investigada variando-se a temperatura de injeção, quantidade, posição de injeção vertical do gás de cuba aquecido.

[0080] Nessa modalidade, um teste de operação foi executado usando composto de ferro carbono com uma razão de ferro para coque de 0,4:0,6 em uma base de massa em um alto-forno com um volume interno de 5000 m3 com base nas condições de operação incluindo uma razão de coque de 390 kg/t e uma razão de carvão pulverizado de 100 kg/t, que são condições de operação normais não usando composto de ferro carbono como um material carregado. O composto de ferro carbono foi produzido como descrito abaixo. A uma mistura de minério de ferro e carvão (uma razão em massa de 0,4:0,6), 5% em massa de uma mistura de piche de asfalto e piche mole servindo como ligantes foi adicionada. Após ser agitada e misturada em um mistura- dor, as misturas foram prensadas com uma carga linear de 5 t/cm, sendo que 6 cc de briquetes foram produzidos. O minério de ferro usado foi alimentado por peletes com um tamanho de partícula de 100 mícrons ou menos (-100 μ m). O carvão usado teve uma refletividade máxima média de 1,0%. O carvão usado foi pulverizado em partículas com um tamanho de 3 mm ou menos (-3 mm). O carvão foi carbonizado por aquecimento dos briquetes em um forno de cuba que foi um forno de carbonização dedicado, sendo que o composto de ferro carbono foi produzido. O composto de ferro carbono e uma fonte de ferro foram misturados juntos, a mistura e coque granulado foram alterna-damente carregados no alto-forno, e o alto-forno foi operado.

[0081] A tabela 2 mostra as condições base mencionadas acima, condições para usar o composto de ferro carbono, condições de teste, e resultados da operação do alto-forno. Tabela 2

[0082] O Caso 1 é um no qual as condições de jato e a taxa de injeção de carvão pulverizado são as mesmas das condições de base e o composto de ferro carbono é usado ao invés de coque. Nesse caso, a temperatura do gás de topo foi diminuída para 99,2°C, as emissões de poeira foram reduzidas, a flutuação da permeabilidade do gás foi causada desse modo, e a operação estável do alto-forno foi inibida. Nos Casos 2 a 10, o composto de ferro carbono foi usado e o gás de cuba foi injetado na parte de cuba com o propósito de restaurar a temperatura do gás de topo.

[0083] Nos Casos 2 a 4, a taxa de injeção do gás de cuba foi fixada em 65 Nm3/t dentro da faixa de 20 Nm3/t a 200 Nm3/t e a temperatura de injeção do gás de cuba foi 200°C, 600°C, ou 1000°C. O termo “posição vertical sem dimensão” nessa tabela refere-se à posição de injeção vertical do gás de cuba. Com relação à figura 1, h0 (m) representa o comprimento da parte de cuba do alto-forno. A razão da altura de injeção h (m) do gás de cuba é usada para expressar a posição vertical sem dimensão. Nos Casos 2 a 4, a posição vertical sem dimensão é 0,8.

[0084] Nos Casos 5 a 7, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 600°C; a posição de injeção vertical desse foi 0,6 em termos da posição vertical sem dimensão; e a taxa de injeção do gás de cuba foi 32,5 Nm3/t, 65 Nm3/t, ou 97,5 Nm3/t. Nos Casos 8 a 10, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 1000°C; a taxa de inj eção do gás de cuba foi 97,5 Nm3/t e a posição de injeção vertical do gás de cuba foi 0,4, 0,6, ou 0,8 em termos da posição vertical sem dimensão.

[0085] Cada um dos Casos 2 a 10 foi capaz de confirmar a restauração da temperatura do gás de topo e foi capaz de manter a condição de forno estável em uma operação de baixa razão de agente redutor, diferente do Caso 1. Como o grau de restauração da temperatura do gás de topo depende dos fatores operacionais tal como a taxa de inje- ção, a posição de injeção vertical, e a temperatura de injeção do gás de cuba, o grau de restauração da temperatura desse pode ser ajustada para a extensão mínima.

[0086] Após os Casos 1 a 10 serem testados, o alto-forno foi realmente operado de tal maneira que a razão de coque foi aumentada, a razão de composto de ferro carbono foi aumentada, e a razão de agente redutor foi reduzida. As condições para usar o composto de ferro carbono nos Casos 11 a 20, as condições de teste, e os resultados operacionais do alto-forno são como descritos abaixo. Tabela 3

[0087] Os Casos 11 a 15 são aqueles nos quais as condições de jato e a taxa de injeção de carvão pulverizado foram as mesmas das condições base e o composto de ferro carbono usado ao invés de coque foi aumentado para 100 kg/t. No Casos 11 a 15, a razão de coque foi 250 kg/t, a razão de composto de ferro carbono foi 100 kg/t, e a razão de carvão pulverizado foi 100 kg/t, que resultou em que a razão de agente redutor foi 450 kg/t. No Caso 11, a temperatura do gás de topo foi diminuída para 73,0o C, as emissões de poeira foram reduzidas, a flutuação da permeabilidade do gás foi causada desse modo, e a ope-ração estável do alto-forno foi inibida quando nenhum gás de cuba foi injetado. Por outro lado, nos Casos 12 e 13, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 600°C; a taxa de injeção do gás de cuba foi 97,5 Nm3/t e 130 Nm3/t, respectivamente; e a posição de injeção vertical do gás de cuba foi 0,4 e 0,8, respectivamente, em termos da posição vertical sem dimensão. Nos Casos 14 e 15, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 1000°C; a taxa de injeção do gás de cuba foi 65 Nm3/t; e a posição de injeção vertical do gás de cuba foi 0,4 a 0,6, respectivamente, em termos da posição vertical sem dimensão. Isso resultou em que a temperatura do gás de topo foi 107,3°C, 11 6,8°C, 109,0 o C, ou 113,4°C, isto é, 100°C ou mais; portanto, as fal has surgindo no Caso 11 foram resolvidas.

[0088] Os Casos 16 a 20 são aqueles nos quais o composto de ferro carbono usado ao invés de coque foi aumentado para 120 kg/t. Nos Casos 16 a 20, a razão de coque foi 222 kg/t, a razão de composto de ferro carbono foi 120 kg/t, e a razão de carvão pulverizado foi 100 kg/t, o que resultou em que a razão de agente redutor fosse 442 kg/t. No Caso 16, nenhum gás de cuba foi injetado, a temperatura do gás de topo foi diminuída para 62,5°C, as emissões de poeira foram reduzidas, a flutuação da permeabilidade do gás foi causada desse modo, e a operação estável do alto-forno foi inibida. Por outro lado, no Caso 17, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 600°C, a taxa de injeção do gás de cuba foi 130 Nm3/t, e a posição de injeção vertical do gás de cuba foi 0,6 em termos da posição vertical sem dimensão. Nos Casos 18 a 20, a temperatura de injeção do gás de cuba foi 1000°C; a taxa de injeção do gás de cuba foi 65 Nm 3/t, 97,5 Nm3/t ou 130 Nm3/t; e a posição de injeção vertical do gás de cuba foi 0,8, 0,4, ou 0,6 em termos da posição vertical sem dimensão. Isso resultou em que a temperatura do gás de topo fosse 103,9°C, 116 ,8°C, 108,7°C, 116,5°C, ou 137,2°C, isto é, a temperatura do gás d e topo foi 100°C ou mais; portanto, falhas surgindo no Caso 16 foram resolvidas.

[0089] Cada um dos Casos 12 a 15 e 17 a 20, nos quais o gás de cuba foi injetado, foi capaz de confirmar a restauração da temperatura do gás de topo por mais de 100°C e foi capaz de man ter a condição de forno estável em uma operação de baixa razão de agente redutor, diferente do Caso 11 e 16, nos quais nenhum gás de cuba foi injetado. Como o grau de restauração da temperatura do gás de topo depende de fatores operacionais tal como a taxa de injeção, posição de injeção vertical, e temperatura de injeção do gás de cuba, o grau de restauração da temperatura do mesmo pode ser ajustado à extensão mínima como descrito para os Casos 2 a 10.

[0090] O gás de cuba injetado a partir da parte de cuba tem prefe-rencialmente uma temperatura não inferior do que a temperatura da posição de injeção do mesmo. Isso ocorre porque quando a temperatura do gás de cuba está abaixo da temperatura da posição de injeção do mesmo, o interior do alto-forno pode ser possivelmente resfriado.

[0091] No caso de usar uma parte do gás de topo do alto-forno como o gás de cuba, o efeito máximo pode ser alcançado com o gás de topo circulado em uma taxa menor de tal maneira que os fatores operacionais, tais como a taxa vertical, a posição de injeção vertical, e a temperatura de injeção do gás de cuba, são ajustados dependendo do grau exigido de restauração da temperatura do gás de topo, porque o gás de topo do alto-forno é eficazmente usado como uma fonte de energia em siderurgias. Isso leva à economia de energia.

[0092] No método para operar o alto-forno de acordo com essa modalidade, a diminuição na temperatura do gás de topo é suprimida de tal maneira que uma, duas, ou três dentre a temperatura de injeção taxa de injeção, e posição de injeção vertical do gás de cuba, são con-trolados em combinação dependendo da temperatura do gás de topo durante a operação do alto-forno usando composto de ferro carbono como uma parte do material carregado. Então, uma falha em aquecer uma parte de topo do forno pode ser evitada em baixo custo sem in-vestimento de capital significativo mesmo no caso de executar uma operação de baixa RAR (a redução das emissões de dióxido de car-bono).

[0093] Uma vez que a posição de injeção vertical do gás de cuba é ajustada para uma posição na qual a temperatura interna do alto-forno é menor do que a temperatura do gás de cuba dependendo da tempe-ratura do gás de cuba injetado a partir da parte de cuba, o interior do alto-forno não é resfriado pelo gás de cuba.

[0094] O uso de um gás de escape de combustão livre de O2 como o gás de cuba não inibe a ação de redução do interior do alto-forno.

[0095] Ademais, o uso de um gás de escape de combustão contendo um ou ambos de CO e CO2 como o gás de cuba não inibe a ação de redução do interior do alto-forno. Então, vários gases de escape de combustão, incluindo os gases de forno e o calor sensível desses, podem ser usados.

[0096] O uso de um gás de alto-forno como o gás de cuba permite que a atmosfera no alto-forno seja assegurada.

[0097] Na presente invenção, a temperatura do gás de topo é adequada para operar o alto-forno pelo método de acordo com a pre sente invenção de tal maneira que a temperatura do topo do forno seja mantida em 80°C ou mais. Isso permite que a falha e m aquecer uma parte de topo do forno seja evitada mesmo executando uma operação de baixa RAR (a redução das emissões de dióxido de carbono). Con-tanto que o alto-forno seja operado de tal maneira que a temperatura do topo do forno seja mantida em 80°C ou mais, a co ndensação de umidade em um gás de escape pode ser evitada. A temperatura do topo do forno é preferencialmente mantida em 100°C ou mais porque a condensação de umidade pode ser evitada e a temperatura do mesmo é desejavelmente 110°C ou mais, que é maior que 100 °C. O limite superior dessa é 300°C ou menos dependendo de uma ope ração de baixa RAR pretendida e é preferencialmente 200°C ou me nos.

[0098] O termo “operação de baixa RAR (a redução de emissões de dióxido de carbono)” aqui se refere a uma operação de baixa RAR na qual o composto de ferro carbono é usado ao invés de coque e a razão de coque (razão de agente redutor) é 470 kg/t ou menos. LISTAGEM DE REFERÊNCIA1 - Alto-forno2 - Ventaneiras3 - tubulações de injeção de gás de cuba4 - gás de cuba5 - minério (material bruto)6 - coque19 - fluxo

Claims

1. Método para operar um alto-forno compreendendo:usar composto de ferro carbono como um material de car-regamento do alto-forno;injetar gás no alto-forno a partir de uma parte de cuba do al-to-forno;descarregar para fora um gás de alto-forno gerado no alto- forno através de uma entrada localizada no topo do alto-forno; depois recuperar; emedir a temperatura no topo do alto-forno na entrada;o método caracterizado por compreender adicionalmente:controlar a posição de injeção vertical do gás dependendo de uma temperatura de gás de topo do alto-forno, a temperatura do gás de topo sendo medida na entrada;começar a injetar o gás a partir do topo do alto-forno e medir uma temperatura no topo; eem seguida, injetar o gás e medir a temperatura no topo, enquanto controla a posição de injeção vertical, de modo que a posição de injeção vertical é ajustada para uma posição na qual a temperatura interna do alto forno é menor que a temperatura do gás, em que a posição de injeção vertical é de 0,4 a 0,8 em termos de posição vertical sem dimensão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de queo material de carregamento inclui minério de ferro, coque, e o composto de ferro carbono, eo composto de ferro carbono é 2% a 60% em massa da quantidade total de coque que é a soma de coque e do composto de ferro carbono.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de queo composto de ferro carbono é 10% a 35% em massa da quantidade total de coque que é a soma de coque e do composto de ferro carbono.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de quecontrolar pelo menos um compreende controlar pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste da temperatura de inje-ção, taxa de injeção e posição de injeção vertical do gás injetado a partir da parte de cuba do alto-forno para manter a temperatura do gás de topo em mais de 80°C.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de quea injeção do gás compreende injetar o gás no alto-forno através de uma tubulação de injeção de gás de cuba acoplada à parte de cuba em uma velocidade de gás de ponta de 6 m/s a 100 m/s.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a velocidade de gás de ponta é 10 m/s a 72 m/s.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a velocidade de gás de ponta é 15 m/s a 72 m/s.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de injeção do gás é 200°C a 1000°C.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de injeção do gás é 20 Nm3/t a 200 Nm3/t.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de quea injeção do gás compreende injetar o gás no alto-forno a partir da parte de cuba horizontalmente ou em um ângulo de até 45° para baixo.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracteriza- do pelo fato de que o ângulo é 15° a 45° para baixo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de quea injeção do gás compreende injetar o gás no alto-forno em uma posição de 7 m ou mais abaixo da superfície do material carregado.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de quea injeção do gás compreende injetar o gás no alto-forno através de quatro ou mais portas circunferencialmente dispostas em torno do alto-forno.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é um gás de escape de combustão livre de O2.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é um gás de escape de combustão contendo um ou ambos de CO e CO2.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é um gás de alto-forno.